电动车 功率电子器件和电阻 -功率电子器件知识基础

功率电子器件大量被应用于电源、伺服驱动、变功率电子设备。这些设备都是自动化系统中必不近年来，随着应用日益高速发展的需求，推速度等能力的提高。目前有两个方向解决这个问题，一是继续提高功率总体来讲，从耐压、电流能力看，可控硅目前仍然是最高的，在某些特定场合，仍然要使用大电流、高耐压的可控硅。但一般的工业自动化场二极管是功率电子系统中不可或缺的器件，用于整流、续流等。（1）高效快速恢复二极管。压降0.8-1.2V，适合小功率，12V缺点是其电阻和耐压的平方成正比，所以耐压低（200V以下反向漏电流较大，易热击穿。但速度比较快，通态压降低。目前SBD的研究前沿，已经超过1万伏。2、大功率晶体管GTR双管形式——达林顿管。实际比较常用的是达林顿模块，它把GTR、续流二极管、辅助电路做到一个模块内。在较早期的功率电子设备中，比较多地使用了这种器件。下图是这种器件的内部典型结构。图：达林顿模块电路典型结构两个二极管左侧是加速二极管，右侧为续流二极管。加速二极管的原理是引进了电流串联正反馈，达到加速的目的。这种器件的制造水平是1800V/800A/2KHz、600V/3A/100KHz电路。而且，速度低，因此限制了它的应用范围4、功率MOSFET功率场效应管又叫功率场控晶体管。实际上，功率场效应管也分结型、绝缘栅型。但通常指后者中的MOS管，即MOSFET（MetalOxideSemiconductorFieldMOS器件的电极分别为栅极G、漏极D、源极S。耗尽型：栅极电压为零时，即存在导电沟道。无论VGS正负都起增强型：需要正偏置栅极电压，才生成导电沟道。达到饱和前，一般使用的功率MOSFET多数是N沟道增强型。而且不同于一般小功率MOS管的横向导电结构，使用了垂直导电结构，从而提高了耐压、电流能力，因此又叫VMOSFET。这种器件的特点是输入绝缘电阻大（1万兆欧以上），栅极电流驱动功率小，速度高，安全工作区宽。但高压时，导通电阻与电压的平方成正比，因而提高耐压和降低高压阻抗困难。其速度可以达到几百KHz，使用谐振技术可以达到兆级。无载流子注入，速度取决于器件的电容充放电时间，与工作温度ID随UGS变化的曲线，成为转移特性。从下图可以看到，随着）：输出特性反应了漏极电流随VDS变化的规律。这个特性和VGS又有关联。下图反映了这种规律。图中，爬坡段是非饱和区，水平段为饱和区，靠近横轴附近为截止区，这点和GTR有区别。VGS=0时的饱和电流称为饱和漏电流IDSS。通态电阻是器件的一个重要参数，决定了电路输出电压幅度和损耗。该参数随温度上升线性增加。而且VGS增加，通态电阻减小。显然，这个数值越大越好，它反映了管子的栅极控制能力。栅极阈值电压VGS是指开始有规定的漏极电流（1mA）时的最低栅极电压。它具有负温度系数，结温每增加45度，阈值电压下有些资料给出栅极电荷特性图，可以用于估算电容的影响。以栅源极电荷增加再次变慢，此时管子已经导通。（7）正向偏置安全工作区及主要参数注意，它的三个电极分别为门极G、集电极C、发射极E。上面给出了该器件的等效电路图。实际上，它相当于把MOS管和达林顿晶体管做到了一起。因而同时具备了MOS管、GTR的这种器件的特点是集MOSFET与GTR的优点于一身。输入阻抗高，速度快，热稳定性好。通态电压低，耐压高，电流大。它的电流密度比MOSFET大，芯片面积只有MOSFET的40%。大功率IGBT模块达到1200-1800A/1800-3300V的水平（参考）。速度在中等电压区域（370-600V），可达到150180KHz。（1）转移特性：这个特性和MOSFET极其类似，反映了管子的所谓通态电压，是指IGBT进入导通状态的管压降VDS，这个电MOSFET的Von为正温度系数，IGBT小电流为负温度系数，大常温下，IGBT和MOSFET的关断损耗差损耗与温度关系不大，但IGBT每增加100度，损耗增加2倍。开通损耗IGBT平均比MOSFET略小，而且二者都对温度比较两种器件的开关损耗和电流相关，电流越大，损耗越高。最大集射极间电压UCEM：取决于反向击穿电压的大小。所谓擎住效应问题：由于IGBT存在一个寄生的晶体管，当IC大到一定程度，寄生晶体管导通，栅极失去控制作用。此时，漏电流增大，造成功耗急剧增加，器件损坏。安全工作区随着开关速度增加将减小。（6）栅极偏置电压与电阻IGBT特性主要受栅极偏置控制，而且受浪涌电压影响。其di/dt明显和栅极偏置电压、电阻Rg相关，电压越高，di/dt越大，电而且，栅极电压和短路损坏时间关系也很大，栅极偏置电压越高，定义：导体对于电流的阻碍作用叫做该导体的光敏电阻等阻值对环境变化敏感的电阻器，适用于特殊这里就有讲究了，材料不同的电阻所对应的成本很大。下面主要对这五种类型的电阻进行分析：碳制作工艺：它是采用高温真空镀膜技术将碳紧碳膜，然后加适当接头切割，并在其表面涂上环氧树脂成的。碳膜的厚度决定阻值的大小，通常用控制膜的厚特点：价格便宜，精度较低(±5%左右），稳定性好，阻值和功率制作工艺：它是采用高温真空镀膜技术将镍瓷棒表面形成皮膜，加适当接头切割，并在其表面涂上环氧保护而成。金属膜电阻可以调整它的材料成分、膜层厚度、整阻值。特点：体积小，噪声低，稳定性好，经常作为精密性的电阻器使用。应用：用在绝大多数的家电、无线通讯设制作工艺：它是采用特种金属或合金作电阻材料，用真空蒸发或溅金属氧化膜电阻也可以调整它的材料成分、膜层厚度、刻槽来调整阻值。特点：耐热性、噪声电势、温度系数、电压系数等电性能比碳膜电阻器优良。应用：广泛应用在电力自动化的控制设备中，可一般采用具有一定电阻率的镍铬、锰铜等合感绕法等特点：表面涂覆耐高温涂料，功率大，温度系间超负载能力强，阻值常年无变化；可以选用无感型绕制作工艺：是金属玻璃釉电阻器中的一种。是将金属粉和玻璃釉粉材料的划分是确定一个大方向上的电阻的选择环境应选择不同类型的电阻，这种划分更为细致，也是我们选择时候的一种重要的参考依据。下表分别说明其技术指阻值范围：0-20MΩ;阻值范围：0-20MΩ;就是SMD贴片电阻，也是我们在高密度多这种电阻也分为薄膜电阻和厚膜电阻，这个我们其中两边的L为两个金属引脚的电感；电容Ca为电阻内略）。这里特别要注意封装尺寸和内部寄生电容的较小的SMD封装的寄生参数也较小。这也是除了减说完了电阻的内外表现形式，这里对应用的比进行描述，主要是用于对电阻阻值、精度、功率使用。这里的参数具体包括七种：阻值和精度、协会定义了一个标准电阻值系统，并不是所议在进行电阻首先查阅一下这个表格，然后其中不同E的值对应的精度不同，在这个精度下所拥有的阻值是不），范围就是80~120Ω,弄个90Ω也没多少意思，所以下一个电阻阻读数问题是个老问题，这里简单介绍色环法和直接读数方法（贴度±5%（金色）。下面5色环对应470×0.1=47Ω,精度±1%。贴片电阻在实际使用过程以3位为主，大家所谓电阻的额定功率，指的就是长期工作不损坏，并如果换算成显卡那就是别超频，否则就容易损毁或遇到这种问题我们必须要采取措施，就四个字：电阻的实际额定功率会急剧下降，因此，实际使用中应标准为：当环境温度70度以下时，降额为60%使用；当环境够长时间工作不损坏电阻的电压值，这里我找到分类：负温度系数、正温度系数及在某一特定温度下少数类似康铜、锰铜材料电阻率温度系数极阻就是这个原理，用来做自恢复保险丝限流保护电路，温度升高，），定义：电阻两端的电压与通过它的电流不是线但是实际使用中即使是线性电阻也没有如此理金属电阻相对线性度较好，非金属相对线性度较差，起，电阻通电发热，内部的电流导子产生无规则的运动，使电流的定向流动产生起伏变化，进而形成了热噪声电流。热噪声具体可以匀，电流不能均匀的流经电阻的每一个区域，时，就会产生过剩噪声。也就是说：电阻的过解决办法：①进行电阻散热设计，减少热噪声。变化，具体原因是无定型结构具有结晶化趋势，通高10°,寿命缩短一半。额定电压和功率下，电阻具有较长的使用在导致失效的物理、化学、热力学等过程中，电效机理：①开路：主要失效机理